KR20120106799A

KR20120106799A - Ｌｅｄ 디바이스, 그 제조 방법, 및 발광 장치

Info

Publication number: KR20120106799A
Application number: KR1020127018028A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 간노
Original assignee: 니혼 고꾸 덴시 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-09-26
Also published as: US9425372B2; JP5871621B2; WO2011093174A1; EP3309848B1; EP2515354A1; EP2854188A1; EP3214662A1; TWI467816B; EP2854187B1; TW201135990A; EP2854187A1; CN107275467A; EP2854188B1; US20120292660A1; CN102754228B; EP2515354B1; KR101398701B1; CN107275467B; EP2515354A4; EP3309848A1

Abstract

이 LED 디바이스 (27) 는 LED 의 베어 칩 (25) 을 금속 콘택트 (28) 에 직접 탑재하고, 베어 칩으로의 전원 공급과 베어 칩으로부터의 열전도를 금속 콘택트를 통해 행한다.

Description

ＬＥＤ 디바이스, 그 제조 방법, 및 발광 장치{LED DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIGHT-EMITTING DEVICE}

본 발명은 발광 다이오드 (이하,「LED」라고 한다) 의 베어 칩을 사용한 디바이스 (이하,「LED 디바이스」라고 한다), 그 LED 디바이스의 제조 방법, 및 그 LED 디바이스를 사용한 발광 장치에 관한 것이다.

최근, LED 의 고출력화가 실현되고 있다. 이에 수반하여 큰 광량이 요구되는 일반 조명?차량용 전조등 등에도 반도체 부품인 LED 의 베어 칩을 사용한 LED 디바이스가 사용되고 있다. 그러나, LED 디바이스에 있어서도, 큰 광량을 얻기 위해서는 큰 전력을 소비하기 때문에, 그 결과로서 발생되는 발열이 문제가 되고 있다. 즉, LED 의 베어 칩은 열에 약하기 때문에, 특히 그 베어 칩으로부터 효과적으로 방열할 필요가 있게 된다.

일본 공개특허공보 2004-199896호 (특허문헌 1) 에는 방열성을 높인 LED 조명 시스템이 개시되어 있다. 그 LED 조명 시스템에 대해서, 도 24 를 이용하여 간단히 설명한다. 기판 (1) 상에 다이아몬드로 이루어지는 전열층 (2) 을 형성하고, 그 위에 소정 패턴을 갖는 도전층 (3) 을 형성하고, 그 위의 소정 위치에 LED 칩 (4) 을 재치 (載置) 하고, 도전층 (3) 의 단자 (5, 6) 에 LED 칩 (4) 의 전극 (7, 8) 을 전기적으로 접속하고, 또 도전층 (3) 의 열 접촉부 (9) 에 LED 칩 (4) 의 하면을 접촉시켜 방열성을 높이고 있다.

일본 공개특허공보 2004-199896호

그러나, 특허문헌 1 과 같이, 기판 상에 다이아몬드로 이루어지는 전열층을 형성하는 구조에서는 기판 자체가 고가가 된다. 또한, 전열층 상에 배선을 배치할 필요가 있기 때문에, 이것도 추가로 고비용의 원인이 된다.

또, 전열층을 형성한 기판이 필수이기 때문에, 전열층을 갖지 않는 기판에 LED 칩을 탑재하는 경우에는 LED 칩의 냉각 효과를 기대할 수 없다. 따라서, LED 칩의 부착 대상이 방열이란 점에서 한정된다.

이런 이유에서, 본 발명의 목적은 상기 서술한 과제를 해결하는 LED 디바이스를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, LED 의 베어 칩을 금속 콘택트에 직접 탑재하고, 상기 베어 칩으로의 전원 공급과 상기 베어 칩으로부터의 열전도를 상기 금속 콘택트를 통해 행하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스가 얻어진다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 상기 LED 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 금속 콘택트가 쌍을 이루어 형성된 리드 프레임을 준비하는 것, 상기 금속 콘택트의 쌍을 플라스틱으로 인서트 성형하여 디바이스 본체를 형성하는 것, 상기 금속 콘택트의 쌍에 상기 베어 칩을 실장하여 상기 리드 프레임 상에 상기 LED 디바이스를 형성하는 것, 및, 그 후에, 상기 금속 콘택트를 절단하여 상기 리드 프레임으로부터 상기 LED 디바이스를 분리시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스의 제조 방법이 얻어진다.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 상기 LED 디바이스와, 장착 대상물에 장착되는, 상기 금속 콘택트를 끼워 맞출 수 있는 커넥터를 포함하고, 상기 장착 대상물로부터 상기 커넥터 및 상기 금속 콘택트를 통해 상기 베어 칩에 전원을 공급하고, 또한, 상기 베어 칩의 열을 상기 금속 콘택트 및 상기 커넥터를 통해 상기 장착 대상물에 전달하여 방열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 장치가 얻어진다.

본 발명에 의하면, LED 칩의 방열성이 우수하고 또한 고비용의 원인을 개선한 간소한 구조의 LED 디바이스 및 그 LED 디바이스를 사용한 발광 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 LED 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도.
도 2 는 도 1(d) 에 나타내는 LED 디바이스와 이것을 접속하는 소켓 커넥터를 포함하는 발광 장치의 분해도.
도 3 은 도 2 에 나타낸 발광 장치의 조립도.
도 4 는 도 3 의 단면도.
도 5 는 소켓 커넥터의 실장 구조의 다른 예를 LED 디바이스와 함께 나타내는 사시도.
도 6 은 소켓 커넥터의 실장 구조의 또 다른 예를 LED 디바이스와 함께 나타내는 사시도.
도 6a 는 도 6 에 나타내는 소켓 커넥터의 변형예를 LED 디바이스 및 장착 대상물과 함께 나타내는 분해 사시도.
도 6b 는 도 6a 의 소켓 커넥터에 의해서 LED 디바이스를 장착 대상물에 장착한 상태를 나타내는 외관 사시도.
도 6c 는 도 6b 의 확대 단면도.
도 7 은 소켓 커넥터의 실장 구조의 또 다른 예를 LED 디바이스와 함께 나타내는 사시도.
도 8 은 LED 디바이스에 있어서의 LED 의 베어 칩의 배치 및 접속의 일례를 설명하기 위한 사시도.
도 9 는 LED 디바이스에 있어서의 LED 의 베어 칩의 배치 및 접속의 다른 예를 설명하기 위한 사시도.
도 10 은 LED 디바이스에 있어서의 LED 의 베어 칩의 배치 및 접속의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도.
도 11 은 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 LED 디바이스의 사시도.
도 12 는 도 11 의 LED 디바이스를 일부 절결하여 요부만을 나타낸 사시도.
도 13 은 발광 장치의 변형예를 나타내고, (a) 는 분해 상태의 사시도, (b) 는 조립 상태의 사시도, (c) 는 조립 상태의 측면도.
도 14 는 발광 장치의 다른 변형예를 나타내고, (a) 는 조립 도중의 이면측으로부터의 사시도, (b) 는 조립 도중의 표면측으로부터의 사시도, (c) 는 조립 상태의 표면측으로부터의 사시도, (d) 는 조립 상태의 측면도.
도 15 는 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 사시도.
도 16 은 도 15 의 발광 장치에 사용할 수 있는 접속 공법의 일례를 설명하기 위한 사시도.
도 17 은 도 15 의 발광 장치에 사용할 수 있는 접속 공법의 다른 예를 설명하기 위한 사시도.
도 18 은 도 15 의 발광 장치에 사용할 수 있는 접속 공법의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도.
도 19 는 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 사시도.
도 20 은 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 사시도.
도 21 은 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타내고, (a) 는 분해 상태의 사시도, (b) 는 조립 상태의 사시도.
도 22 는 발광 장치의 또 다른 변형예의 분해 상태의 사시도.
도 23 은 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타내고, (a) 는 조립 도중의 사시도, (b) 는 조립이 더욱 진행된 상태의 사시도, (c) 는 조립 완료 상태의 사시도.
도 24 는 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 2004-199896호) 에 개시된 LED 조명 시스템을 설명하기 위한 단면도.

먼저 도 1 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 LED 디바이스의 제조 방법에 대해서 설명한다.

LED 디바이스의 제조시에, 도 1(a) 에 나타내는 형상의 금속제의 리드 프레임 (21) 을 준비한다. 리드 프레임 (21) 에는, 후공정에서 금속 콘택트가 되는 소정 형상의 다수의 금속편 (22) 이 일체로 형성되어 있다. 이들 금속편 (22) 은 2 개씩 쌍을 이루어 리드 프레임 (21) 에 매트릭스상으로 배열되어 있다.

도 1(b) 로 옮겨, 금속편 (22) 의 쌍마다 엔지니어링 플라스틱을 몰드 성형 또는 인서트 성형하고, 금속편 (22) 을 부분적으로 덮은 소정 형상의 디바이스 본체 (23) 를 형성한다. 이 때 디바이스 본체 (23) 의 상면에 오목부 (24) 를 형성하고, 쌍을 이루는 금속편 (22) 의 단부 (端部) 를 오목부 (24) 의 바닥부가 서로 인접한 위치에 노출시킨다.

도 1(c) 로 옮겨, 각 디바이스 본체 (23) 의 오목부 (24) 에 LED 의 베어 칩 (발광 소자, 25) 을 2 개씩 Au-Sn 공정 땜납 등에 의해서 고정 실장한다. 이 때, 각 금속편 (22) 의 단부에 베어 칩 (25) 을 1 개씩 접촉시키고, 또한, 금속편 (22) 과 베어 칩 (25) 사이 및 베어 칩 (25) 과 베어 칩 (25) 사이를 각각, 후술하는 도전성 와이어에 의해서 전기적으로 접속한다. 이렇게 하여 리드 프레임 (21) 상에 LED 디바이스 (27) 를 다수 형성한다.

그 후에, 금속편 (22) 의 리드 프레임 (21) 에 결합되어 있는 부분을 절단하고, 리드 프레임 (21) 으로부터 LED 디바이스 (27) 를 분리시킨다. 이렇게 하여 도 1(d) 에 나타내는 LED 디바이스 (27) 를 다수 개, 비교적 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 최종적으로는 디바이스 본체 (23) 의 오목부 (24) 에 수지가 충전되어 경화된다.

여기서, 특히 도 1(d) 를 참조하여, 제조된 LED 디바이스 (27) 에 대해서 설명한다.

LED 디바이스 (27) 는, 도 1(a) 에 나타내는 금속편 (22) 에 의해서 형성된, 쌍을 이루는 금속 콘택트 (28) 를 포함하고 있다. 각 금속 콘택트 (28) 는 디바이스 본체 (23) 에서 인서트 성형되어 있는데, 일단은 디바이스 본체 (23) 의 오목부 (24) 에 노출되고, 타단은 디바이스 본체 (23) 의 하면으로부터 하방으로 돌출되어 판상의 단자부 (29) 로 되어 있다.

각 LED 디바이스 (27) 에 있어서, 베어 칩 (25) 이 금속 콘택트 (28) 에 직접 접촉되어 있다. 이렇게 하여, 베어 칩 (25) 으로의 전원 공급과 베어 칩 (25) 으로부터의 열전도를 금속 콘택트 (28) 를 통해 행하도록 구성되어 있다. 또한, 각 LED 디바이스 (27) 가 금속 콘택트 (28) 를 1 쌍 구비하고, 또, 1 쌍의 금속 콘택트 (28) 각각에 대해서, 베어 칩 (25) 이 같은 수 탑재되어 있기 때문에, 베어 칩 (25) 으로부터의 열전도가, 쌍을 이루는 금속 콘택트 (28) 에 균등하게 분산되고, 따라서 우수한 방열성을 기대할 수 있다.

이와 같이, 금속 콘택트 (28) 가 열 및 전기의 양방을 도통하는 것을 이용하고 있기 때문에, 구조가 간단하고 저가인 LED 디바이스를 제공할 수 있다.

다음으로 도 2 ? 도 4 를 참조하여, 도 1(d) 에 나타내는 LED 디바이스 (27) 를 사용한 발광 장치에 대해서 설명한다.

이 발광 장치는, LED 디바이스 (27) 와, 이 LED 디바이스 (27) 를 끼워 맞춤?이탈 가능한 소켓 커넥터 (31) 를 포함하고 있다. 소켓 커넥터 (31) 는, 플라스틱 등으로 이루어지는 절연성의 하우징 (32) 과, 하우징 (32) 에 장착된 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 다수 개의 금속 스프링 (33) 을 포함하고 있다. 하우징 (32) 은 LED 디바이스 (27) 의 2 개의 단자부 (29) 를 각각 수용하는 2 개의 긴 구멍 (34) 을 갖고 있다.

금속 스프링 (33) 은, 하우징 (32) 의 각 긴 구멍 (34) 에 복수 개, 예를 들어 5 개씩 대응하여 형성되고, 또한 각 긴 구멍 (34) 의 길이 방향으로 간격을 두어 배열되고 있다. 각 금속 스프링 (33) 은, 긴 구멍 (34) 의 내부에 배치된 접촉부 (35) 와, 접촉부 (35) 로부터 하우징 (32) 의 외부로 인출된 접속부 (36) 를 갖고 있다. 접속부 (36) 는, 2 개의 긴 구멍 (34) 의 일방에 대응한 것과 타방에 대응한 것으로 나누어지고, 기판 등의 장착 대상물 (37) 에 형성된 2 개의 배선 (38) 에 각각 땜납 리플로우 등의 기술을 이용하여 접속된다. 이렇게 하여, 소켓 커넥터 (31) 는 장착 대상물 (37) 에 표면 실장할 수 있다.

LED 디바이스 (27) 가 소켓 커넥터 (31) 에 끼워 맞추어지면, 금속 콘택트 (28) 의 단자부 (29) 가 긴 구멍 (34) 에 삽입되고, 그곳에 배치되어 있는 복수의 접촉부 (35) 에 모아져 접촉된다. 이 결과, 2 개의 베어 칩 (25) 으로부터 2 개의 금속 콘택트 (28) 로 나누어져 전달된 열의 각각은, 복수 개의 금속 스프링 (33) 에 분산되어 전달되고, 추가로 접속부 (36) 로부터 장착 대상물 (37) 에 전달된다. 따라서, 우수한 방열성을 기대할 수 있다. 또 동시에, 장착 대상물 (37) 의 배선 (38) 으로부터 금속 콘택트 (28) 및 금속 스프링 (33) 을 통해 베어 칩 (25) 에 도달하는 전기 회로가 형성된다. 따라서, 금속 콘택트 (28) 및 금속 스프링 (33) 을 통해 베어 칩 (25) 에 전원을 공급하는 것이 가능해진다.

이 발광 장치에 의하면, LED 디바이스 (27) 를 끼워 맞추지 않은 상태에서 소켓 커넥터 (31) 를 장착 대상물 (37) 에 실장할 수 있기 때문에, 땜납 리플로우에 의한 LED 디바이스 (27) 의 열데미지나 실장 후의 땜납 크랙 발생에 의한 LED 디바이스 (27) 의 접속 불량을 방지할 수 있다. 또, LED 디바이스 (27) 를 끼워 맞춤?이탈 가능한 소켓 커넥터 (31) 를 사용하고 있기 때문에, LED 디바이스 (27) 를 용이하게 교환할 수 있다. 또, LED 디바이스 (27) 와 땜납의 선 팽창 계수차에 의한 수축을 금속 스프링 (33) 의 스프링 접점에서 완화하기 때문에 신뢰성 높은 접속 기능을 발휘한다.

상기 서술에서는 복수의 접속부 (36) 를 배선 (38) 에 접속함으로써 소켓 커넥터 (31) 를 장착 대상물 (37) 에 실장한 예를 설명했으나, 도 5 ? 도 7 에 나타내는 각 구조에 의해서 장착 대상물 (37) 에 소켓 커넥터 (31) 를 실장할 수도 있다.

도 5 에서는, 소켓 커넥터 (31) 의 복수의 금속 스프링 (33) 에 각각 형성한 접속부를 미리 모아서 일체 형성함으로써 1 장의 접속판 (36') 으로 하고 있다. 그리고, 접속판 (36') 을 장착 대상물 (37) 에 나사 (41) 를 사용하여 체결 고정시킴으로써, 장착 대상물 (37) 상의 배선 (38) 에 접속판 (36') 을 전기적으로 접속하고 있다.

도 6 에서는, 소켓 커넥터 (31) 의 복수의 금속 스프링 (33) 에 각각 형성한 접속부를 미리 모아서 일체 형성함으로써 1 장의 접속판 (36') 으로 하고 있다. 이렇게 하여, 상기 서술한 하우징 (32) 을 사용하지 않고 소켓 커넥터 (31) 를 구성하고 있다. 그리고, 접속판 (36') 을 장착 대상물 (37) 에 소켓 용접 (42) 을 이용하여 고정시킴으로써, 장착 대상물 (37) 상의 배선 (38) 에 접속판 (36') 을 전기적으로 접속하고 있다.

도 6 에 나타내는 소켓 커넥터 (31) 에 있어서도, 상기 서술한 하우징 (32) 의 사용이 가능한 것은 물론이다. 하우징 (32) 을 사용한 예를 도 6a 내지 도 6c 에 나타낸다.

도 7 에서도, 소켓 커넥터 (31) 의 복수의 금속 스프링 (33) 에 각각 형성한 접속부를 미리 모아서 일체 형성함으로써 1 장의 접속판 (36') 으로 하고 있다. 이렇게 하여, 상기 서술한 하우징 (32) 을 사용하지 않고 소켓 커넥터 (31) 를 구성하고 있다. 그리고, 접속판 (36') 을 장착 대상물 (37) 에 소켓 가체 (加締, 43) 를 사용하여 고정시킴으로써, 장착 대상물 (37) 상의 배선 (38) 에 접속판 (36') 을 전기적으로 접속하고 있다.

상기 서술에서는 접속판 (36') 을 장착 대상물 (37) 상의 배선 (38) 에 접속한 예를 설명했으나, 전기적으로 독립된 금속판에 접속판 (36') 을 접합해도 된다.

또한, 도 7 에 나타내는 소켓 커넥터 (31) 에 있어서도, 상기 서술한 하우징 (32) 을 사용할 수 있는 것은 물론이다.

다음으로 도 8 ? 도 10 을 참조하여, LED 디바이스 (27) 에 있어서의 베어 칩 (25) 의 배치 및 접속의 몇 가지 예를 설명한다.

도 8 의 LED 디바이스 (27) 에 있어서는, 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 대해서 2 개의 베어 칩 (25) 이 각각 탑재되어 있다. 2 개의 베어 칩 (25) 은 서로 도전성 와이어 (44) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 또, 2 개의 베어 칩 (25) 의 각각이 대응한 금속 콘택트 (28) 에 도전성 와이어 (45) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

도 9 의 LED 디바이스 (27) 에 있어서는, 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 대해서 4 개의 베어 칩 (25) 이 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 각각 2 개 탑재되어 있다. 일방의 금속 콘택트 (28) 에 탑재된 2 개의 베어 칩 (25) 과 타방의 금속 콘택트 (28) 에 탑재된 2 개의 베어 칩 (25) 이, 서로 도전성 와이어 (46) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 또, 4 개의 베어 칩 (25) 의 각각이 대응한 금속 콘택트 (28) 에 도전성 와이어 (47) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

도 10 의 LED 디바이스 (27) 에 있어서는, 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 대해서 6 개의 베어 칩 (25) 이 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 각각 3 개 탑재되어 있다. 6 개의 베어 칩 (25) 의 각각은 2 개의 금속 콘택트 (28) 에 도전성 와이어 (48, 49) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

도 8 에서는, 2 개의 LED 베어 칩이 직렬로 배선되어 있고, 도 9 에서는, 2 개의 LED 베어 칩이 직렬로 배선되고, 추가로 그 직렬 구성이 2 개 나란히 늘어서 있다. 도 10 에서는, 6 개의 LED 베어 칩이 병렬로 배선되어 있다. 이와 같이, 배선의 형태는 적절히 결정하면 된다. 이상, LED 디바이스 (27) 의 단자부가 ＋ 와 － 의 2 단자 (단자부 (29) 를 2 개 갖는다) 에 대해서 설명했으나, 4 단자, 6 단자에서도 마찬가지로 각각의 콘택트에 같은 수의 베어 칩을 탑재하면 된다. 그 이유는, LED 디바이스 (27) 내의 베어 칩 (25) 으로부터의 발열을 단자부 (29) 의 수로 동일하게 분배함으로써, 단자부 (29) 로부터의 열을 균등하게 실장 기판이나 개체 등의 장착 대상물 (37) 에 전달하기 위해서이다. 즉, 1 쌍의 금속 콘택트 (28) 의 각각에 베어 칩 (25) 을 같은 수 구비함으로써, 베어 칩 (25) 으로부터의 발열을 단자부 (29) 에 균등하게 분배할 수 있다. 이렇게 하여, 베어 칩 (25) 으로부터의 발열을 단자부 (29) 에 균등하게 분배함으로써, 열의 편향을 없애고, 발생되는 응력차를 경감할 수 있어 신뢰성이 향상된다. 또한, LED 디바이스 (27) 의 단자부 (29) 의 수를 n (n≥2) 로 하면, LED 디바이스 (27) 내에 실장되는 베어 칩 (25) 은 n 의 배수가 된다.

도 11 및 도 12 는 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 LED 디바이스 (27') 을 나타내고 있다. 이 LED 디바이스 (27') 는 단자부 (29) 를 4 개 갖고 있다. 4 개의 단자부 (29) 중 2 개는 마이너스 단자로 되어 있고, 나머지의 2 개는 플러스 단자로 되어 있다. 즉, 1 개의 LED 디바이스 (27') 에 플러스 단자 및 마이너스 단자가 2 개씩 구비되어 있다. 이와 같이, 플러스 단자 및 마이너스 단자의 각각을 복수로 함으로써, 상이한 색의 발광을 행하는 LED 를 각각 컨트롤할 수 있어, 색을 조정하는 데 편리하다.

도 13 은 발광 장치의 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 13 의 발광 장치에 사용한 소켓 커넥터 (31) 에 있어서는, 하우징 (32) 에 금속 스프링 (33) 의 일부가 유지되고 있다. 이 소켓 커넥터 (31) 를, (a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 등으로 이루어지는 장착 대상물 (37) 의 표면에 마운터 등을 사용하여 탑재하고, 또한, 금속 스프링 (33) 의 타부를, 장착 대상물 (37) 이 서로 이간 배치 형성된 2 개의 배선 (38) 에 땜납 리플로우 등의 기술을 이용하여 접속한다.

다음으로, (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, LED 디바이스 (27) 를 소켓 커넥터 (31) 에 끼워 맞춘다. LED 디바이스 (27) 와 소켓 커넥터 (31) 의 관계는 전술한 여러 가지 예와 동일하다.

도 14 는 발광 장치의 다른 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 14 의 발광 장치에 사용한 소켓 커넥터 (31) 에 있어서도, 하우징 (32) 에 금속 스프링 (33) 의 일부가 유지되어 있다. 장착 대상물 (37) 에는 표리에 관통된 관통공 (51) 이 형성된다. 이 관통공 (51) 을 이용하여 소켓 커넥터 (31) 를 장착 대상물 (37) 에 장착한다. 즉, (a) 에 나타내는 바와 같이, 소켓 커넥터 (31) 를 도 13(a) 와는 상하 반대의 자세로 하여 관통공 (51) 에 밀어 넣고, 또한, 금속 스프링 (33) 의 타부를, 장착 대상물 (37) 이 서로 이간 배치 형성된 2 개의 배선 (38) 에 땜납 리플로우 등의 기술을 이용하여 접속한다.

이렇게 하여 소켓 커넥터 (31) 를 장착 대상물 (37) 에 장착한 후, (b) 에 나타내는 바와 같이 장착 대상물 (37) 을 뒤집고, (c), (d) 에 나타내는 바와 같이 LED 디바이스 (27) 를 소켓 커넥터 (31) 에 끼워 맞춘다. LED 디바이스 (27) 와 소켓 커넥터 (31) 의 관계는 전술한 여러 가지 예와 동일하다.

도 14 의 발광 장치에 의하면, 장착 대상물 (37) 의 두께 방향에 있어서의 치수를 저감할 수 있다.

도 15 는 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 15 의 발광 장치는, 전기적으로 독립된 2 개의 금속판 (52) 을 장착 대상물 및 배선으로서 사용하고 있다. 이들 금속판 (52) 사이에, LED 디바이스 (27) 를 접속한 복수의 소켓 커넥터 (31) 를 가교 상태로 탑재한다. 또한 소켓 커넥터 (31) 의 금속 스프링 (33) 을 적당한 접속 공법으로 금속판 (52) 에 접속한다. 그 적당한 접속 공법의 일례는 소위 버스 바 실장이다.

상기 적당한 접속 공법의 다른 예로서 도 16 에 나타내는 바와 같이 레이저 용접부 (53), 도 17 에 나타내는 바와 같이 나사 고정부 (54), 및 도 18 에 나타내는 바와 같이 가체부 (55) 를 단독으로 혹은 복수의 조합으로 사용할 수 있다.

도 19 는 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 19 의 발광 장치는, 프레스 가공 등에 의해서 형성되고, 또한 전기적으로 독립된 복수의 예를 들어 7 장의 평판상의 금속판 (56) 을 장착 대상물 및 배선으로서 사용하고 있다. 이들 금속판 (56) 을 링상을 이루도록 둘레 방향으로 나열하여 배치하고, 인접된 것 사이에 LED 디바이스 (27) 를 접속한 복수의, 예를 들어 6 개의 소켓 커넥터 (31) 를 가교 상태로 탑재하고, 금속 스프링 (33) 을 금속판 (56) 에 접속하여 직렬 회로를 형성한다. 이 경우, 7 장의 금속판 (56) 중 직렬 회로의 양단에 위치한 2 개의 것에 굽힘 가공에 의한 접속부 (57) 를 형성하고, 이들 접속부 (57) 에 하네스 단자 (58) 를 끼워 맞춤 접속하고, 이로써 금속판 (56) 을 하네스로 고정시킬 수 있다. 복수의 금속판이 둘레 방향으로 나열되어 있다.

각 금속판 (56 (52)) 은 평판상에 한정되지 않고, 예를 들어 도 20 에 나타내는 바와 같이 앵글상재여도 된다.

도 21 은 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 21 의 발광 장치는, 절연체로 이루어지는 원판상의 케이싱 (61) 과, 케이싱 (61) 의 원판상 표면에 배치된 링상의 제 1 금속판 (62) 과, 제 1 금속판 (62) 의 내측에 케이싱 (61) 의 원판상 표면에 배치된 다각 형상의 제 2 금속판 (63) 과, 제 1 금속판 (62) 의 외경과 동등한 외경을 갖는 별도의 부품으로서의 절연성의 원판상의 리플렉터 (64) 를 포함하고 있다. 제 1 금속판 (62) 및 제 2 금속판 (63) 은 배선으로서 기능하는 것으로서, 모두 프레스 가공 등에 의해서 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 금속판 (62) 및 제 2 금속판 (63) 은 직경 방향으로 늘여 놓여져 있다고도 할 수 있다.

(a) 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (61) 의 원판상 표면에서, 제 1 금속판 (62) 의 내주면은 제 2 금속판 (63) 의 외주면과 실질적으로 균등한 간극을 갖고 대향하고, 따라서 제 1 금속판 (62) 및 제 2 금속판 (63) 은 서로 전기적으로 독립되어 있다. 제 1 금속판 (62) 과 제 2 금속판 (63) 사이에는, LED 디바이스 (27) 를 접속한 복수, 예를 들어 6 개의 소켓 커넥터 (31) 가 가교 상태로 재치되어 있다. 각 소켓 커넥터 (31) 의 금속 스프링 (33) 은 제 1 금속판 (62) 과 제 2 금속판 (63) 에 맞닿아 있다.

(a) 에 있어서, 추가로, 리플렉터 (64) 를, 제 1 금속판 (62) 및 제 2 금속판 (63) 상에 중첩시킨다. 이 때, 리플렉터 (64) 에 형성한 복수의 구멍 (65) 에 소켓 커넥터 (31) 를 각각 삽입시킨다. 추가로, 나사 기둥 (66) 등을 사용하여 리플렉터 (64) 를 케이싱 (61) 에 체결 고정한다. 이렇게 하여, 리플렉터 (64) 에 의해서, 각 소켓 커넥터 (31) 의 금속 스프링 (33) 이 제 1 금속판 (62) 및 제 2 금속판 (63) 에 가압되어 전기적으로 접속됨과 함께, 소켓 커넥터 (31) 의 위치가 고정된다.

이렇게 하여 (b) 에 나타내는 발광 장치가 얻어진다.

도 21 에서는 각각 6 개의 LED 디바이스 (27) 및 소켓 커넥터 (31) 를 사용하고 있으나, 이들의 수는 도 22 에 3 개의 경우를 나타내는 바와 같이 적절히 변경되어도 된다.

도 23 은 발광 장치의 또 다른 변형예를 나타낸다. 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 23 의 발광 장치는, 절연체로 이루어지는 직사각형 판상의 케이싱 (71) 과, 케이싱 (71) 의 직사각 형상 표면에 인접 배치되는 2 개의 금속판 (72) 과, 금속판 (72) 을 덮는 절연성의 반사 시트 (73) 를 포함하고 있다. 각 금속판 (72) 은 프레스 가공 등에 의해서 형성될 수 있는 것으로서, 서로 대향하는 일변에 복수의 반원상 오목부를 갖고 있다. 이들 반원상 오목부는, 2 개의 금속판 (72) 을 서로 인접 배치했을 때에 서로 협동하여 실질적으로 원형인 복수의 구멍 (74) 을 형성하는 것이다. 또 반사 시트 (73) 는 구멍 (74) 에 1 대 1 로 대응된 복수의 작은 구멍 (75) 을 갖는 것이다.

(a) 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (71) 의 직사각 형상 표면에, LED 디바이스 (27) 를 접속한 복수의 소켓 커넥터 (31) 를 이간 배치한다. 이어서, 케이싱 (71) 의 직사각 형상 표면에 2 개의 금속판 (72) 을 서로 간극을 두어 인접 배치한다. 따라서 2 개의 금속판 (72) 은 서로 전기적으로 독립되고, 장착 대상물 및 배선으로서 사용된다. 추가로, 나사 기둥 (76) 등을 사용하여 금속판 (72) 을 케이싱 (71) 에 체결 고정한다. 이렇게 하여, 금속판 (72) 이, 소켓 커넥터 (31) 의 금속 스프링 (33) 에 가압되어 전기적으로 접속됨과 함께, 소켓 커넥터 (31) 의 위치를 고정한다.

또한, (b) 에 나타내는 바와 같이, 반사 시트 (73) 를 금속판 (72) 상에 배치한다. 이 때, 금속판 (72) 에 의한 구멍 (74) 에 LED 디바이스 (27) 를 각각 삽입시킨다. 이렇게 하여 (c) 나타내는 발광 장치가 얻어진다. 이 발광 장치에 의하면, 반사 시트 (73) 를 사용하고 있기 때문에, LED 디바이스 (27) 의 광을 유효 이용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 일부 또는 전부는 이하의 부기 (附記) 와 같이 기재될 수도 있으나, 이하에는 한정되지 않는다.

(부기 1)

LED 의 베어 칩 (25) 을 금속 콘택트 (28) 에 직접 탑재하고, 베어 칩 (25) 으로의 전원 공급과 베어 칩 (25) 으로부터의 열전도를 금속 콘택트 (28) 를 통해 행하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.

(부기 2)

부기 1 에 기재된 LED 디바이스로서, 금속 콘택트 (28) 를 1 쌍 구비하고, 또한, 1 쌍의 금속 콘택트 (28) 의 각각에 베어 칩 (25) 을 같은 수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.

(부기 3)

부기 1 또는 2 에 기재된 LED 디바이스로서, 금속 콘택트 (28) 를 인서트 성형한 플라스틱으로 이루어지는 디바이스 본체 (23) 를 포함하고, 금속 콘택트 (28) 는 디바이스 본체 (23) 로부터 바깥쪽 방향으로 돌출되어 있는 단자부 (29) 를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.

(부기 4)

부기 1 ? 3 의 어느 한 항에 기재된 LED 디바이스의 제조 방법으로서, 금속 콘택트 (28) 가 쌍을 이루어 형성된 리드 프레임 (21) 을 준비하는 것, 금속 콘택트 (28) 의 쌍을 플라스틱으로 인서트 성형하여 디바이스 본체를 형성하는 것, 금속 콘택트 (28) 의 쌍에 베어 칩 (25) 을 실장하여 리드 프레임 (21) 상에 LED 디바이스를 형성하는 것, 및, 그 후에, 금속 콘택트 (28) 를 절단하여 리드 프레임 (21) 으로부터 LED 디바이스를 분리시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스의 제조 방법.

(부기 5)

부기 1 ? 3 의 어느 한 항에 기재된 LED 디바이스와, 장착 대상물 (37) 에 장착되는, 금속 콘택트 (28) 를 끼워 맞출 수 있는 커넥터 (31) 를 포함하고, 장착 대상물 (37) 로부터 커넥터 (31) 및 금속 콘택트 (28) 를 통해 베어 칩 (25) 에 전원을 공급하고, 또한, 베어 칩 (25) 의 열을 금속 콘택트 (28) 및 커넥터 (31) 를 통해 장착 대상물 (37) 에 전달하여 방열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 6)

부기 5 에 기재된 발광 장치로서, 추가로 장착 대상물 (37) 을 포함하고, 장착 대상물 (37) 의 표면에 복수의 배선 (38) 이 형성되고, 커넥터 (31) 가 배선 (38) 사이에 가교 상태로 배치되고 또한 금속 콘택트 (28) 가 배선 (38) 에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 7)

부기 5 에 기재된 발광 장치로서, 추가로 장착 대상물 (37) 로서, 인접 배치되고 또한 전기적으로 독립된 복수의 금속판을 포함하고, 커넥터 (31) 가 상기 금속판의 인접한 것 사이에 가교 상태로 배치되고 또한 금속 콘택트 (28) 가 상기 금속판에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 8)

부기 7 에 기재된 발광 장치로서, 상기 복수의 금속판이 서로 평행하게 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 9)

부기 7 에 기재된 발광 장치로서, 상기 복수의 금속판이 둘레 방향으로 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 10)

부기 7 에 기재된 발광 장치로서, 상기 복수의 금속판이 직경 방향으로 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 11)

부기 6 ? 10 기재된 발광 장치로서, 추가로 커넥터 (31) 를 장착 대상물 (37) 에 고정하는 별도의 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.

(부기 12)

부기 11 에 기재된 발광 장치로서, 상기 별도의 부품은 절연성인 것인 것을 특징으로 하는 발광 장치.

이상으로 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세한 것에 대해서는, 본 발명의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 다양한 변경을 할 수 있다.

이 출원은 2010 년 1 월 29 일에 출원된 일본 특허출원 2010-18719 를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시 모두를 여기에 받아들인다.

산업상 이용가능성

본 발명은 일반 조명, 가로등, 차량의 백라이트 등에 이용가능하다.

1 : 기판
2 : 전열층
3 : 도전층
4 : LED 칩
5, 6 : 도전층의 단자
7, 8 : LED 칩의 전극
9 : 도전층의 열 접촉부
21 : 리드 프레임
22 : 금속편
23 : 디바이스 본체
24 : 오목부
25 : LED 의 베어 칩 (발광 소자)
27 : LED 디바이스
27' : LED 디바이스
28 : 금속 콘택트
29 : 단자부
31 : 소켓 커넥터 (커넥터)
32 : 하우징
33 : 금속 스프링
34 : 긴 구멍
35 : 접촉부
36 : 접속부
36' : 접속판
37 : 장착 대상물
38 : 배선
41 : 나사
42 : 소켓 용접
43 : 소켓 가체
44 ? 49 : 도전성 와이어
51 : 관통공
52 : 금속판
53 : 레이저 용접부
54 : 나사 고정부
55 : 가체부
56 : 금속판
57 : 접속부
58 : 하네스 단자
61 : 케이싱
62 : 제 1 금속판
63 : 제 2 금속판
64 : 리플렉터
65 : 구멍
66 : 나사 기둥
71 : 케이싱
72 : 금속판
73 : 반사 시트
74 : 구멍

Claims

LED 의 베어 칩을 금속 콘택트에 직접 탑재하고, 상기 베어 칩으로의 전원 공급과 상기 베어 칩으로부터의 열전도를 상기 금속 콘택트를 통해 행하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 콘택트를 1 쌍 구비하고, 또한, 상기 1 쌍의 금속 콘택트의 각각에 상기 베어 칩을 같은 수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 금속 콘택트를 인서트 성형한 플라스틱으로 이루어지는 디바이스 본체를 포함하고, 상기 금속 콘택트는 상기 디바이스 본체로부터 바깥쪽 방향으로 돌출되어 있는 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 LED 디바이스의 제조 방법으로서,
상기 금속 콘택트가 쌍을 이루어 형성된 리드 프레임을 준비하는 것, 상기 금속 콘택트의 쌍을 플라스틱으로 인서트 성형하여 디바이스 본체를 형성하는 것, 상기 금속 콘택트의 쌍에 상기 베어 칩을 실장하여 상기 리드 프레임 상에 상기 LED 디바이스를 형성하는 것, 및, 그 후에, 상기 금속 콘택트를 절단하여 상기 리드 프레임으로부터 상기 LED 디바이스를 분리시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디바이스의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 LED 디바이스와, 장착 대상물에 장착되는, 상기 금속 콘택트를 끼워 맞출 수 있는 커넥터를 포함하고, 상기 장착 대상물로부터 상기 커넥터 및 상기 금속 콘택트를 통해 상기 베어 칩에 전원을 공급하고, 또한, 상기 베어 칩의 열을 상기 금속 콘택트 및 상기 커넥터를 통해 상기 장착 대상물에 전달하여 방열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 5 항에 있어서,
추가로 상기 장착 대상물을 포함하고, 상기 장착 대상물의 표면에 복수의 배선이 형성되고, 상기 커넥터가 상기 배선 사이에 가교 상태로 배치되고, 또한 상기 금속 콘택트가 상기 배선에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 5 항에 있어서,
추가로 상기 장착 대상물로서, 인접 배치되고 또한 전기적으로 독립된 복수의 금속판을 포함하고, 상기 커넥터가, 상기 금속판이 인접한 것 사이에 가교 상태로 배치되고, 또한 상기 금속 콘택트가 상기 금속판에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 금속판이 서로 평행하게 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 금속판이 둘레 방향으로 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 금속판이 직경 방향으로 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 상기 커넥터를 상기 장착 대상물에 고정하는 별도의 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 별도의 부품은 절연성인 것인 것을 특징으로 하는 발광 장치.